物理人教版（2019）选择性必修第二册1.1磁场对通电导线的作用力（共33张ppt)

(共33张PPT)
第1节 磁场对通电导线的作用力
第一章 安培力与洛伦兹力
知识回顾
磁通量Φ(Wb)
Φ=B·S⊥
φ=BS
φ=BScosθ
磁场和通电导线的平面图画法
垂直于纸面向里的磁场
垂直于纸面向外的磁场
垂直于纸面向里的电流
垂直于纸面向外的电流
竖直向下的磁场
竖直向上的磁场
安培力
电场
电荷
磁场
通电导线
安培力
电场力
定义：通电导线在磁场中受到的力称为安培力
安培：电动力学的创始人，被誉为是“电学中的牛顿”
思考：安培力的方向与哪些因素有关？
安培力的方向
猜想：与电流方向和磁场方向有关
演示实验(控制变量法)
(1)改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变
(2)改变磁场的方向，观察受力方向是否变化
次数 磁场方向 电流 方向 安培力方向 图
1 向下 垂直纸面向外 水平向右
2 垂直纸面向里 水平向左
3 向上 水平向右
4 垂直纸面向外 水平向左
F
F
F
F
实验现象
结论：安培力的方向既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直
左手定则
内容：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向
例1.画出图中各磁场对通电导线的安培力的方向
例2.画出图中通电直导线A受到的安培力的方向
安培定则 左手定则
应用 判断电流的磁场方向 判断电流在磁场中的受力方向
内容 具体情况 直流电流 环形电流或通电螺旋管 电流在磁场中
条件 拇指指向电流的方向 四指指向电流的环绕方向 磁感线穿手心，四指指向电流方向
结果 四肢弯曲是方向表示磁感线方向 拇指指向轴线上磁感线的方向 拇指指向电流受到的安培力方向
例3.如图所示，把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁铁 N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面，当线圈内通入如图方向的电流后，则线圈(　　)
A.向左运动　　　
B.向右运动
C.静止不动
D.无法确定
A
例4.如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是（从上往下看）（　　）
A.顺时针方向转动，同时下降
B.顺时针方向转动，同时上升
C.逆时针方向转动，同时下降
D.逆时针方向转动，同时上升
C
例5.如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是( )
A.静止不动
B.向纸外平动
C.N极向纸外，S极向纸内转动
D.N极向纸内，S极向纸外转动
C
例6.两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中ab固定，cd可以自由活动，当通以如图所示电流后，cd导线将（　）
A.顺时针方向转动，同时靠近ab
B.逆时针方向转动，同时离开ab
C.顺时针方向转动，同时离开ab
D.逆时针方向转动，同时靠近ab
a
b
c
d
D
安培力的大小
N
S
I
F＝BIL
当B∥I时
F＝0
当B和I夹角为θ时，F的方向？F的大小
当B⊥I时
N
S
I
N
S
I
当导线（电流I）与磁场B方向夹θ角时:
F = B2IL＝BILsinθ
(θ为B与I的正向夹角)
B1
B2
B
法一：分解磁感应强度B
思路：变不垂直成垂直
法二：投影导线
L1
F = BIL1＝BILsinθ
(θ为B与I的正向夹角)
大小：当导线方向与磁场方向垂直时，通电导线在磁场中受到的安培力的大小，既与导线的长度成正比，又与导线中的电流I成正比，即与I和L的乘积成正比
当I⊥B ，且为匀强磁场，此时电流所受的安培力最大
当I∥B，电流所受的安培力最小，等于零
当导线方向与磁场方向成θ角时，所受安培力介于最大值和最小值之间：
F安 = BILsin θ
B
I
θ
B⊥
B∥
公式：F=BIL
1.导线所处磁场应为匀强磁场，在非匀强磁场中，
F＝BILsinθ 仅适用于很短的通电导线，即直线电流元
2.对于弯曲导线，F=BIL中的L为“有效长度”
3.任一闭合通电导线的有效长度为0，即所受安培力为0
4.当通电导线平行于磁场放置时，安培力F＝0
理解安培力公式
『判一判』
(1)通电导线所受安培力的方向与磁场的方向相同(　　)
(2)通电导线所受安培力的方向与磁场的方向垂直(　　)
(3)通电导线所受安培力的方向与直线电流的方向垂直
(　　)
(4)不通电的导线在磁场中一定不受安培力(　　)
(5)通电的导线在磁场中一定受安培力(　　)
(6)对处于匀强磁场中的某段导线而言，所通电流越大，所受安培力越大(　　)
×
√
√
√
×
×
例7.将长度为20cm、通有0.1A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度为1T。试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向
0
0.02 N
水平向右
0.02 N
垂直导线斜向左上方
I
B
I
B
30°
I
B
例8.如图所示，将通电导线圆环平行于纸面缓慢地坚直向下放入水平方向垂直纸面各里的匀强磁场中,则在通电圆环完全进入磁场的过程中，所受的安培力大小变化是 ( )
A.逐渐变大
B.先变大后变小
C.逐渐变小
D.先变小后变大
B
I
B
例9.如图所示，两平行轨道间距离为L，直导线ab与轨道紧密接触，ab与导轨夹角为θ，电路中电流为I，匀强磁场垂直于导轨平面（图中未画出），磁场的磁感应强度大小为B，则ab受到安培力的大小为（ ）
A.BILsinθ
B.BIL
C.BIL/sinθ
D.因为在轨道外的导线长度未知，
所以大小不能确定
C
例10.如图所示，两平行光滑导轨相距0.2m，与水平面夹角为45°，金属棒MN的质量为0.1kg，处在竖直向上磁感应强度为1T的匀强磁场中，电源电动势为6V，内阻为1Ω，为使MN处于静止状态，则电阻R应为多少？(其他电阻不计)
B
θ
N
B
G
N
F安
【答案】R=0.2Ω
θ
例11.质量为m，长度为L的导体棒MN静止于水平导轨上，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨平面成θ角斜向下，如图所示，求棒MN所受的支持力大小和摩擦力大小
I
B
G
N
F安
f
θ
M
磁电式电流表
磁电式电流表的构造：
刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）
.
整体，可转动
阅读课本p4-p5，思考下列问题：
1.线圈的转动是怎样产生的？
2.线圈为什么不能一直转动下去？
3.为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱？
4.如何根据指针偏转的方向来确定电路上电流的方向？
5.极靴和铁质圆柱的作用是什么？
让磁场都沿半径方向
无论线圈转到什么位置，都与磁感线平行，左右两边所在之处的磁感应强度的大小都相等
特点：
1.灵敏度高，可以测量很弱的电流，但是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很小
2.电流和安培力成正比，所以电流表的刻度是均匀的
3.线圈平面始终与磁感线平行，线圈所在位置的磁感应强度的大小相等，方向不一定相同
课堂小结
安培力
方向：左手定则
大小
垂直：F=BIL
平行：F=0
有夹角：F=BILsinθ
磁电式电流表
课堂练习
1.通有电流的导线L1、L2处在同一平面(纸面)内，L1是固定的，L2可绕垂直纸面的固定转轴O转动(O为L2的中心)，各自的电流方向如图所示。
下列哪种情况将会发生（ ）
A.L2绕轴O按顺时针方向转动
B.L2绕轴O按逆时针方向转动
C.因L2不受磁场力的作用，故L2不动
D.因L2上、下两部分所受的磁场力平衡，故L2不动
B
2.通电的等腰梯形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图所示，ab边与MN平行。下列关于通电直导线MN的磁场对线框作用的（ ）
A.线框所受安培力的合力为零
B.线框有两条边所受的安培力方向相同
C.线框有两条边所受的安培力大小相同
D.线框在安培力作用下一定有向左的
运动趋势
C
3.如图，在薄金属圆筒表面上通以环绕圆筒、分布均匀的恒定电流时，由于受磁场力的作用，该圆筒的形变趋势为（ ）
A.沿轴线上下压缩，同时沿半径向内收缩
B.沿轴线上下拉伸，同时沿半径向内收缩
C.沿轴线上下压缩，同时沿半径向外膨胀
D.沿轴线上下拉伸，同时沿半径向外膨胀
C
4.如图所示，两根通电长直导线a、b平行放置，a、b中的电流强度分别为I和2I，此时a受到的磁场力大小为F，当在a、b的正中间再放置一根与a、b平行共面的通电长直导线c后，a受到的磁场力大小变为2F，则此时b受到的磁场力大小为（ ）
A. 3F B. 4F
C. 5F D. 6F
AC